metalurgia do pó danilo pavel josé eduardo laio vítor thiago albert wildembergy lucas
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Metalurgia do Pó
Danilo Pavel José Eduardo
Laio Vítor Thiago Albert
Wildembergy Lucas
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Metalurgia do PóÉ a técnica de produção de peças metálicas apartir de metais e suas ligas reduzidos ao estado pulverulento
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ObtençãoOs pós são misturados, submetidos acompactação em matrizes e os compactadossão sinterizados.
Em alguns casos é comum a fabricação de peças semi-acabadas que necessitam de usinagem para acabamento.
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Compactação
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Sinterização
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Produtos obtidos também por técnicasmetalúrgicas usuais:
- Peças de ferro e aço sinterizado- Peças de metais e ligas não-ferrosas- Certos ímãs “alnico”
Produtos exclusivos:- Metais refratários- Ligas pesadas- Metal duro- Materiais porosos- Escova coletora de corrente elétrica- Contatos elétricos compostos
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Tungstênio (W)Ponto de fusão: 3410°CMinérios: volframita (tungstato de ferro e
manganês), xelita (tungstato de cálcio)Os minérios são transformados em WO3
Por redução em hidrogênio, passa a tungstênio puro na forma pulverulenta
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Peças em Tungstênio
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Dupla sinterização do TungstênioPré-sinterização:Em barrasEm torno de 1000 e 1100°C Possibilita o manuseio
Sinterização:Fornos elétricos especiaisAtmosfera protetora de hidrogênioTemperatura de 3000°C
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Eventos durante a sinterizaçãoCrescimento de grão desde 900 até 2800°C
Controla-se o crescimento com pó detungstênio, óxidos (de alumínio, sílica oualcalinos)Contração e redução da porosidade
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ConformaçãoFilamentos
1º Forjamento rotativo das barras (entre 1300 e 1700°C) - Reduz-se a secção a 1mm de diâmetro- Densidade atingida: 18g/cm³
2º Trefilação (entre 400 e 800°C) - Reduz-se a secção a 0,3mm de diâmetro
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Produto FinalFios de densidade próxima a 19,3g/cm³Resistência a tração de 400Kgf/mm²Fios para filamento de lâmpada
incandescenteTubos eletrônico e eletrodos de raio-x
Outras conformações: chapas, eletrodos (desoldagem, velas de ignição)
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Eletrodos para soldagem em Tungstênio
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Molibdênio (Mo)Procedimentos:
Os minerais são transformados em MoO3 e
reduzidos a Molibdênio metálico em póSinterização em barra (por passagem
direta de corrente elétrica)Forjamento rotativo por laminaçãoTrabalhado à frio
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Produto FinalDensidade de 10 a 10,2g/cm³Resistência à tração: 240Kgf/mm²
(encruado), 120Kgf/mm² (recozido)
Aplicações: grelha de tubo eletrônico, eletrodos de raios-x, materiais para
contatoselétricos, elementos de aquecimento paraforno elétrico etc.
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Tântalo (Ta)Metal resistente a ação de ácidos como: HCl,
HNO3, água régia, H2SO4, H3PO4.Apresenta brilho metálico, é resiste muito
bem à corrosão por ácidos.Bom condutor de calor e eletricidade.Pode ser obtido por fundição.
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ObtençãoObtido pela formação de fluoretos duplos de
tântalo e nióbio, cuja separação é possível porque o de tântalo é menos solúvel que o de nióbio.
Purificação do metal: por eletrólise, tratamento com HF e recozimento à vácuo (até 1600°C).
Sinterização em barras sob vácuo (pela passagem de corrente elétrica). Temperatura chega a 2700°C. A densidade fica baixa e, o material, poroso.
Forja-se o material e sinteriza-se novamente (a densidade aumenta, elimina a porosidade)
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Produto FinalDensidade de 16,65g/cm³.Resistência à tração: entre 87 e 120Kgf/mm²
(encruado), entre 35 e 62Kgf/mm² (recozido).Ductilidade maior que a do Tungstênio e do
Molibdênio
Aplicações: capacitores de telefones e pagers,lâmpadas para turbina à vapor, componentes demotores de jatos, peças de mísseis e reatoresnucleares, material bio-compatível.
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Peças em Tântalo
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Nióbio (Nb)Propriedades, processo de fabricação e
aplicações semelhantes as do tântalo.Cinza brilhante, adquire coloração
azulada em contado com o ar.Densidade de 8,57g/cm³ (metade da do
tântalo)
O Brasil é dono de 98% das reservas de
nióbio do mundo
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Ligas PesadasLigas baseadas em tungstênio (mínimo de
90%), facilmente sinterizáveis, possuem alta usinabilidade.
Densidade de 18,5%Substitui metais de alta densidade como:
platina (21,5g/cm³), ouro (19,3g/cm³), tungstênio (19,3g/cm³), urânio (18,7g/cm³), chumbo (11,4g/cm³)
Teor de níquel: 1 a 16%Teor de Cobre: 3 a 20%
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AplicaçõesRecipientes de cápsulas para substâncias
radioativasRotores de giroscópiosContrapesosAmortecedores de vibração tensionalEmbreagens centrífugas
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Material PorosoPorosidade proposital e controladaExemplos clássicos:
Filtros metálicos Buchas autolubrificantes
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ObtençãoA compactação do pó é realizada sem
aplicação de pressão ou sob pressão muito baixa
A presença de grafita e de uma substância volátil adicionada também forma os poros
A sinterização é em torno de 800°C (filtros) ou 1100°C (mancais)
A produção de mancais ou buchas autolubrificantes é diferenciada pela impregnação de óleo após a sinterização
O volume de poros pode chegar a 30%
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Os filtros metálicos são produzidos comumente de bronze ou aço inoxidável
É usado comumente em:Indústria química para gases e óleos;Indústria petroquímica
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Filtros metálicos sinterizados
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A fabricação de mancais autolubrificantes é em:Ferro-chumbo-grafita (o mais resistente)Bronze (mais comum)Ferro (mais resistente que o bronze)
A adição de cobre, estanho, níquel, ferro ou fósforo aumenta a resistividade mecânica da bucha
Nos mancais com suporte de aço também usa-se a metalurgia do pó para revestimento de Cu-Pb
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Buchas autolubrificantes
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Materiais para contatos elétricosCombinações de materiais metálicos que não se ligam por fusão convencional
Tungstênio ou molibdênio com prata ou cobre;Cobre, bronze ou prata com grafita;Prata com carboneto de tungstênio
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Em princípio os materiais para contato elétrico são divididos em dois grupos:
Metal-grafitaCompostos ou pseudoligas
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Metal grafitaEmpregados em escovas coletoras de
corrente (transferir corrente elétrica entre partes estacionárias e em movimento de motores, geradores etc)
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Escova de grafita: Aplicada em alta voltagem e baixa corrente
Escova de grafita com metais de alta condutibilidade térmica: Suporta alta correnteCaracterísticas lubrificantes
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Escovas de grafite
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Compostos ou pseudoligasBoa condutibilidade elétrica
Pela prata ou cobreResistência ao calor
Tungstênio ou Molibdênio
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Tipos e aplicações das pseudoligasCobre-tungstênio:
Interruptores de potencial de alta tençãoMaior resistência de contato
Prata-tungstênio:Interruptores de potência de baixa tençãoMaior resistência a oxidaçãoPreferível em condução de corrente
permanente
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Obtenção Mistura
Compactação
Sinterização
Conformação finalRecompressãoCalibragemUsinágem
Forjamento ou extrusão (melhor densidade, dureza e condutibilidade)
Compressão a quentePara ligas com teor de metal refratário próximo de70%
infiltraçãoEsqueleto poroso de material refratário será impregnado de metal de alta condutibilidade
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A condutibilidade é aumentada se a sinterização é feita acima da temperatura de fusão do metal de alta condutibilidade. É devido a esse processo que é necessária
uma operação de conformação final, forjamento, extrusão, compressão a quente
ou infiltração.
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Materiais de fricção sinterizados
Metais como cobre, ferro e zinco misturados com elementos abrasivos formando um sinterizado que,comparado aos materiais não-metálicos, possuem propriedades.
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Melhores Resistência ao calor geradoBoa condutibilidade térmicaResistência ao desgasteSuavidade de funcionamentoCoeficiente de fricção igual ou
ligeiramente menor que o não-ferrosos
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Obtenção A compactação não é com o enchimento
direto das matrizes com a mistura de pósOs compactados são de pequena espessura
e grande área e são relativamente frágeis, devem ser manuseados com cautela
O compactado, geralmente em forma de anel, é aplicado em suporte de aço
Na sinterização, o compactado se solda ao suporte, ficando assim com a rigidez e resistência desejada
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Materiais usadosCobre:
o básico da liga60 a 80%
Chumbo: As partículas ficam dispersas e atuam como
lubrificante se a temperatura passar do seu ponto de fusão
Zinco e FerroMateriais abrasivos:
Pode ser sílica, óxido de alumínio, feldspato,carboneto de sílica etc
Pós lubrificantes (grafita e sulfeto de molibdênio)
Estanho:2 a 10%
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Produto finalMateriais para sistema de embreagens e
frenagem de equipamentos pesados e de terraplanagem
Peças de pequena espessura e área superficial grande
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Ferro e aço sinterizadoAs peças são produzidas de forma definitiva
ou com usinagem e acabamento Temperatura de sinterização entre 1100°C e
1300°CDupla compressãoDupla sinterizaçãoImpregnação de cobre ou ligas de cobre para
aumentar a densidade
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Tratamentos térmicosCementação ou carbonitretação para
melhorar a resistência ao desgasteTratamentos superficiais para melhorar a
resistência a corrosãoOxidação a vaporFosfatizaçãocromação
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Esqueletoporoso
Impregnação metálica
Infiltração
de cobre ou de
liga de cobreMaterial
praticamente
sem poro
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Forjamento sinterizadoPeça pré moldada
Forjamento em matriz fechada
Usinagem em acabamento
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AplicaçõesFerro sinterizado sem elemento de liga
Pequenas embreagensPequenos componentes mecânicos
Ferro carbono, ferro-carbono-cobre, ferro-carbono-níquel (densidade média)Componentes de máquina de datilografia,
eletrodomésticos e veículos
Aços ao níquel, ferro ou aços sinterizadosComponentes de veículos e armas
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Metais e Ligas não-ferrosas produzidos por Metalurgia do pó
Mais Importantes:
Cobre e suas LigasAlumínio e suas Ligas
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Cobre e suas Ligas
Alta condutibilidade elétrica Alta densidadeObviamente, só são produzidas por
Metalurgia do Pó se for economicamente viável.
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![Page 55: Metalurgia do Pó Danilo Pavel José Eduardo Laio Vítor Thiago Albert Wildembergy Lucas](https://reader037.vdocuments.com.br/reader037/viewer/2022103113/552fc0f9497959413d8b7a59/html5/thumbnails/55.jpg)
Bronze
Liga de Cobre e EstanhoAlta resistência à corrosão
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Latão
Liga de Cobre e NíquelBoa resistência à corrosãoBoa ductilidadeElevada usinabilidadeAlta resistência à corrosão
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Alumínio e suas ligasProblema na compactação do póAdição de lubrificante à base de cera
(Impedir a junção do alumínio na matriz)Adição de magnésio (Evitar a oxidação)
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FerritasMateriais cerâmicos à base de óxidos
metálicos complexosCondutibilidade elétrica baixa comparada
com os metais e ligasAplicação em condições magnéticas de alta
freqüência
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Utilizadas em indutores de filtros, transformadores de alta freqüência, núcleos de antenas, indutores variáveis, sintonizadores e seletores, isolantes, circuladores
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Naturais (poucas aplicações)Sintéticos – spinel (obtidos por metalurgia do
pó) Pós metálicos tipo carbonila Pós de Fe2O3, MnCO3 e ZnO
Tipos
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